Осциллограмма дпкв

Все признаки неисправности датчика положения коленвала.

Добрый день. В сегодняшней статье я собрал для вас все признаки неисправности датчика положения коленвала.

Традиционно для нашего сайта, статья содержит множество фото и видео материалов.

Для чего нужен датчик положения коленчатого вала и как он работает?

Датчик положения коленчатого вала служит для определения угла поворота коленчатого вала в данный момент времени.

Это единственный датчик, без которого двигатель не будет работать.

Выглядит он вот так:

По возможности, этот датчик надо возить с собой — стоит он не дорого, а в продаже, особенно в магазинах на отдаленных территориях, есть не всегда.

Датчик положения коленчатого вала работает в паре с диском синхронизации на шкиве или на маховике. Выглядит диск синхронизации вот так:

Сам датчик положения коленчатого вала представляет собой проволочную катушку на магнитном сердечнике.

При вращении диска синхронизации происходит периодическое приближение и отделение металлических пластин от сердечника, за счет этого меняется напряженность магнитного поля, а в катушке датчика наводится электрический ток.

Если соединить выходной сигнал датчика к осциллографу мы увидим вот такую картину:

Этот сигнал подается в блок управления двигателем, и он в свою очередь выдает команды на подачу искры в цилиндры и открытие форсунок.

Хотя датчик и является простым устройством, но так как он работает в тяжелых условиях (вибрация, перепады температуры), он иногда выходит из строя. Занято, что не всегда неисправность датчика очевидна.

Признаки неисправности датчика положения коленчатого вала.

Двигатель не запускается.

Как уже было написано выше – ДПКВ, это единственный датчик, без которого двигатель не запустится.

Если при повороте ключа в замке зажигания стартер бойко крутит двигатель и гудит бензонасос, с большой долей вероятности можно говорить что проблема именно в датчике положения коленчатого вала.

Дело в том, что блок управления двигателем, не получая сигнал с этого датчика, не знает в каком цилиндре давать искру а в каком открывать форсунку.

Датчик проверяется при помощи диагностики или заменой на заведомо исправный.

Двигатель неожиданно глохнет на горячую.

Происходит это совершенно случайным образом. Двигатель прогрелся до определенной температуры и заглох.

Не так важно — едете, стоите, есть нагрузка, нет.… Двигатель заглох и всё….

Постоял, и стал завелся….. прошло 5-10-20 минут и всё сначала.

С таким проявлением отказа датчика положения коленчатого вала автор статьи сталкивался лично.

Так как с собой была диагностика elm 327, сразу получилось понять, в чем дело, но решить проблему было невозможно, так как запасного датчика все равно нет…..

После того как машина постояла 30 минут она запустилась как ни в чем не бывало.

По итогу, до города, ехали, поливая датчик водой из бутылки через каждые 10 минут.

Причина этой неисправности микротрещина в обмотке датчика, которая расходится при тепловом расширении.

Двигатель не запускается при морозе.

Договоримся на берегу — двигатель не запускается на морозе, следует понимать так — двигатель даже не пытается запуститься. Про плохой запуск, у нас на сайте, есть отдельная статья.

Причина точно та же, что и в прошлом случае — микротрещина в обмотке датчика. Просто в отличии от прошлой, она расходится не на горячую, а на холодную. Но этот вариант встречается довольно редко на практике.

Двигатель работает неустойчиво. Возникает детонация хлопки в ресивер и/или выхлопную систему, явное снижение мощности двигателя и пропуски зажигания.

Это самый частый случай проявления отказа ДПКВ. Дело в том, что при загрязнении датчика, особенно при попадании на него масла и металлической стружки, возможен вариант неустойчивой работы двигателя.

Причина в том, что малейшее загрязнение датчика магнитной стружкой меняет его характеристики, а так как датчик имеет высокую чувствительность, это приводит к сбоям в работе двигателя.

Эта неисправность проверяется визуально, в случае если датчик на виду.

Вот пример загрязненного ДПКВ:

Если датчик визуально не видно вам поможет простейшая диагностика.

Так же возможен вариант с микротрещиной в обмотке датчика, которая расходится при вибрации. Или трещина в корпусе, в которую попадает вода при проезде луж… Визуально это не обнаружить, поможет только компьютерная диагностика или замена на заведомо исправный датчик.

Внимание.
Иногда повреждается не сам ДПКВ, а разъем или проводка в его цепи.

Как проверить датчик положения коленчатого вала?

Самый простой вариант — заехать на любой сервис и считать коды ошибок. Даже самый плохой диагностист, с простейшим оборудованием, поймет, что проблема в датчике или в его цепи.

Сам же датчик, лучше всего проверять заменой на заведомо исправный.

Дело в том, что датчик крайне редко отказывает явно — полностью исправен или полностью неисправен. В большинстве случаев он чудит или после прогрева двигателя или при вибрации во время работы или на холодную.

Если вы все же хотите проверить датчик вам потребуется мультиметр с омметром и миллиампреметром, отвертка и сам датчик.

Методика проверки изложена вот в этом видео:

Заключение.

На этом у меня сегодня все. Я надеюсь, что статья про признаки неисправности датчика положения коленчатого вала была вам полезна и полностью ответила на вопрос.

Если вы хотите дополнить статью или у вас остались вопросы — пишите комментарии.

С уважением, администратор https://life-with-cars.ru

Датчик коленвала ваз 2110, 2114, приора: признаки неисправности

Содержание

Что такое датчик положения коленвала на вазе
Типы датчиков коленвала
Индуктивный (магнитный) ДПКВ
Датчик на основе эффекта Холла
Оптические датчики
Немного о задающих дисках
Как проверить датчик коленвала ВАЗ
Где находится датчик коленвала ВАЗ 2110
Замена датчика коленвала
Признаки неисправности ДПКВ
Замена фишки и распиновка ДПКВ ВАЗ 2110
Осциллограмма ДПКВ ВАЗ
Можно ли завести машину без датчика коленвала

Автомобили с автоматической системой управления двигателем в большинстве своем работают с установленным и важным датчиком положения коленчатого вала (ДПКВ) для обеспечения синхронизации механического движения поршней с системой зажигания и топливоподачей.

Рассмотрим на примере как работает датчик коленвала ВАЗ 2110, а также 2105, 2107, 2108, 2109, 21099, 2111, 2117, 2112, 2113, Приора, Нива, Шевроле Нива, Калина 1117, 2114, 2115.

Что такое датчик положения коленвала на вазе

Датчик положения коленчатого вала индукционного типа устанавливается рядом со специальным диском, расположенным совместно с приводным шкивом коленчатого вала. Специальный диск называют реперным или задающим. Вместе с ним обеспечивает угловую синхронизацию работы блока управления. Пропуск двух зубьев из 60 на диске позволяет системе определить ВМТ 1-ого или 4-ого цилиндра. 19-й зуб после пропуска должен смотреть на стержень ДПКВ, а метка на распредвале должна стоять против загнутого кронштейна отражателя. Зазор между датчиком и вершиной зуба диска находится в пределах 0,8-1,0 мм. Сопротивление обмотки датчика 880-900 Ом. Для снижения уровня помех проводник датчика коленчатого вала экранирован.

После включения зажигания управляющая программа блока находится в режиме ожидания сигнала импульсов синхронизации с датчика положения коленчатого вала. При вращении коленвала сигнал синхроимпульсов поступает мгновенно в блок управления, который, в соответствии с их частотой коммутирует на «массу» электрическую цепь форсунок и каналы катушки зажигания.

Алгоритм программы блока управления работает по принципу считывания проходящих мимо магнитного сердечника ДПКВ 58-ми зубьев с пропуском двух. Пропуск двух зубьев является опорной меткой для определения поршня первого (четвертого) цилиндра в положении верхней мертвой точке, с которой блок анализирует и распределяет по рабочим тактам двигателя коммутационные сигналы, управляющие открытием форсунок и искрой на свечах зажигания.

Блок управления выявляет кратковременный сбой в системе синхронизации и пытается пересинхронизировать процесс управления. В случае невозможности восстановления режима синхронизации (отсутствие контакта на разъеме ДПКВ, обрыв кабеля, механические повреждения или излом задающего диска) система выдает на панель приборов сигнал об ошибке, зажигая аварийную лампу Check Engine. Двигатель при этом заглохнет и запустить его будет невозможно.

Датчик положения коленчатого вала является надежным устройством и редко выходит из строя, но иногда встречаются неисправности, связанные с невнимательным или халатным отношением специалистов, обслуживающих двигатель.

Например, на ВАЗ-2112 установлен двигатель 21124 (16 клапанов где кабель ДПКВ находится очень близко к выпускному коллектору) и проблема возникает обычно после ремонта, когда фишка на кабеле не закреплена на скобе. Соприкасаясь с горячей трубой кабель плавится, разрушая схему соединения и автомобиль глохнет.

Другим примером может оказаться некачественно изготовленный задающий диск, резиновая муфта которого может проворачиваться по внутреннему соединению.

Электронный блок управления, получая единственный сигнал от ДПКВ, определяет положение относительно коленчатого вала в каждый момент времени, рассчитывая частоту его вращения и угловую скорость.

На основе синусоидальных сигналов, выданных датчиком положения коленчатого вала, решается широкий круг задач:

Определение в данный момент времени положения поршня первого (или четвертого) цилиндра.
Управление моментом впрыска топлива и длительностью открытого состояния форсунок.
Управление системой зажигания.
Управление системой изменения фаз газораспределения;
Управление системой абсорбирования паров топлива;
Обеспечение работы других дополнительных систем, связанных с частотой вращения вала двигателя (например, электроусилитель руля).

Таким образом, ДПКВ обеспечивает функционирование силового агрегата, с высокой точностью определяя работу его двух основных систем — зажигания и впрыска топлива.

Прежде, чем приобретать ДПКВ для его замены, необходимо уточнить о типе устройства, установленного на двигателе.

Типы датчиков коленвала

Индуктивный (магнитный) ДПКВ

В основе устройства лежит намагниченный сердечник, помещенный в катушку. В состоянии покоя магнитное поле постоянно и в его обмотке отсутствует ЭДС самоиндукции. Когда перед магнитным сердечником проходит вершина металлического зуба задающего диска магнитное поле вокруг сердечника изменяется, что приводит к индукции тока в обмотке. При вращении диска на выходе возникает переменный ток, при этом частота тока изменяется в зависимости от частоты вращения вала. Работа основана на эффекте электромагнитной индукции.

Особенностью этого датчика является его не сложная конструкция, работающая без подачи дополнительного питания.

Датчик на основе эффекта Холла

Тип этих датчиков работает на микросхеме, помещенный в корпус с магнитопроводом, а задающий диск создает движущееся магнитное поле намагниченными зубьями.

Датчик обеспечивает высокую точность выдачи сигналов во всех заданных режимах вращения коленвала. Датчик, работающий на основе эффекта Холла требует подключения постоянного напряжения.

Оптические датчики

В основу заложено физическое явление фотоэффекта. Конструктивно он представляет собой источник света с приемником (фотодиодом). Вращаясь между источником и приемником перфорированный диск периодически закрывает и открывает путь источнику света, в результате фотодиод выдает импульсный ток, поступающий в виде аналогового сигнала в блок управления (система имеет ограниченное применение и ранее устанавливалась в трамблеры инжекторных автомобилей, например, Матиз).

Немного о задающих дисках

Задающие диски для индуктивных датчиков изготавливаются из стали, иногда заодно со шкивом коленвала (например, автомобиль Опель).

Диски для датчиков Холла изготавливаются из пластика, а в их зубьях запрессованы постоянные магниты.

Как проверить датчик коленвала ВАЗ

Вазовский датчик коленвала индуктивного типа проверяется мультиметром на предмет обрывов внутри катушки и заданного сопротивления, величина которого находится в диапазоне 600-900 Ом. Обязательной так же является проверка проводки ДПКВ.

Проверка может быть осуществлена измерением индуктивности, для этого необходимо иметь три прибора: вольтметр, трансформатор и измеритель индуктивности. Метод не сложный, но громоздкий и эффективнее купить новый датчик с целью проверки работоспособности двигателя.

Проверку ДПКВ также осуществить стартерной прокруткой, наблюдая за показаниями тахометра. Диодной контролькой можно проверить наличие импульсов на разъеме форсунок.

Где находится датчик коленвала ВАЗ 2110

Блоки двигателей 1117, 21124, 21126, 2111, 2170 независимо 16 клапанные или 8 кл, конструктивно одинаковые и различны только головками блока. 16 клапанные имеют два распредвала и по ширине превосходят почти в два раза 8 клапанные головки.

ВАЗ-2110, эксплуатируется как с 8 кл. двигателями, так и 16 кл., но расположение ДПКВ неизменно и крепится в нижней части двигателя.

Замена датчика коленвала

Лада Калина, Веста, Гранта, 21214 или классическое авто 2107 – принцип замены ДПКВ одинаковый. Достаточно открутить удерживающий болт с кронштейна, отключить разъем со жгута проводов и снять датчик.

Признаки неисправности ДПКВ

Неисправность в датчике положения коленчатого вала приводит к подергиваниям автомобиля на разных режимах, к провалам и тяжелому запуску двигателя. Эти неисправности могут возникать и по другим многочисленным причинам, выявить которые возможно диагностическими приборами. Но основные признаки неисправности ДПКВ на инжекторном автомобиле — это продолжительный запуск двигателя или отсутствие запуска.

Замена фишки и распиновка ДПКВ ВАЗ 2110

С течением времени происходит износ проводов, идущих на фишку ДПКВ. Расположен в нижней части двигателя и недалеко от переднего колеса, в результате на ДПКВ и его фишку попадает и оседает грязь, снег, масло, химические агрессивные среды в виде соли, что ведет к медленному окислению проводов на фишке и в последствии к их обрыву. Так как провода от фишки совмещены в единый жгут, то при его замене предусмотрена ремонтная фишка с выступающими двумя проводами длиной 15 см. Удалив поврежденную фишку, устанавливают новую на «скрутку». Точки скрутки изолируют использованием термоусадки или изоленты.

Из приведенной ниже схемы видно, что распиновка их не сложная и два провода непосредственно соединяются с контактами входа сигнала в блоке управления, проходя по всей длине жгута. Полярность соединения сигнальных проводов датчика с блоком управления должна соблюдаться. При обратной полярности система синхронизации работать не будет. Для восстановления работы ДПКВ необходимо просто поменять местами провода и проверить работоспособность, запустив двигатель.

Осциллограмма ДПКВ ВАЗ

Для точной диагностики работы ДПКВ применяется осциллограф. Подключив щупы осциллографа на экране монитора отобразится осциллограмма работы ДПКВ, на которой можно четко различить точку пропуска зубьев и измерить величину сигнала в вольтах по максимальной амплитуде 58-ми зубьев, расположенных между точками пропуска.

Можно ли завести машину без датчика коленвала

Датчик коленвала является главным звеном в цепи управления двигателем. Синхронизируя механическое движение валов и определяя относительное положение поршней посредством ДПКВ блок управления в нужный момент времени производит коммутацию, включая топливные форсунки и катушку зажигания. Без датчика коленчатого вала запуск двигателя не возможен.

Оборудование для тестирования и мониторинга видеосигналов, мониторы сигналов

Telestream является мировым лидером в производстве мониторов сигналов и растеризаторов для видеоинженерии, производства, постпродакшна, контроля качества и ПТС. Полное семейство тестовых решений варьируется от стандартных HD-мониторов и портативных устройств до модернизируемых в полевых условиях мониторов сигналов с лучшими в отрасли 8K SDI, ST2110 IP и расширенным анализом HDR/WCG для лучших в своем классе испытаний, соответствия и диагностики.

PRISM

Введение

PRISM

Функции и улучшения совместимости

PRISM

Улучшения постобработки HDR

PTP

Серия вебинаров по запросу

PRISM — один сенсорный экран

SDI до 8K
IP ST2110, ST2022 до 4K
Расширенный HDR, анализ WCG
Анализ PTP и Sync Gen
Производственные, почтовые, инженерные, нормативные и контрольные функции
Небольшая глубина и переносные конфигурации

PRISM — двойной сенсорный экран

SDI до 8K
IP ST2110, ST2022 до 4K
Расширенный HDR, анализ WCG
Анализ PTP и Sync Gen
Производственные, почтовые, инженерные, нормативные и контрольные функции
Двойной 9-дюймовый сенсорный экран в форм-факторе малой глубины

PRISM — растеризатор

SDI до 8K
IP SD2110, ST2022 до 4K
Расширенный HDR, анализ WCG
Анализ PTP и Sync Gen
Функции производства, постинжиниринга, соответствия и контроля качества
Монтаж в стойку 1RU с дополнительными встроенными динамиками

Серия 2000

Портативный ручной
SDI до 3G
Опции HDMI и NTSC/PAL
Средство устранения неполадок многофункционального устройства
SDI до 3G с поддержкой PHY в стандартной комплектации

Многоволновая адаптивная схема управления для уменьшения эффекта гистерезиса электросмачиваемых дисплеев

Введение

В качестве нового оптического отражающего устройства отображения электросмачиваемые дисплеи (EWD) получили широкое развитие. EWD обладают преимуществами сверхнизкого энергопотребления, высокой контрастности, быстрого отклика и полноцветности [1]. Впервые концепция ЭВД была предложена Г. Бени [2, 3]. Основной принцип EWD заключается в управлении переносом жидкости в микропористой структуре с помощью эффекта электросмачивания, чтобы изменить оптическую пространственную когерентность пористой поверхности и реализовать эффект оптического отображения белого или прозрачного переключения.

В 2003 году было сообщено о новом отражающем принципе ЭВД, основанном на системе двухфазного диэлектрического смачивания нефть-вода [4, 5]. В 2004 г. был разработан ЭВД с высокой отражательной способностью [6], который в четыре раза превосходил по яркости отражательный жидкокристаллический дисплей (ЖКД). В то же время он также обладал преимуществами высокой контрастности и быстрого отклика видео. В 2005 году был предложен новый однослойный многоцветный EWD, в котором вместо традиционной технологии цветного поляризатора использовались различные красящие пасты [7]. В 2010 г. была изготовлена трехслойная структура EWD путем наложения трех основных цветов [8]. В 2011 году была предложена схема реализации однослойного многоцветного ЭВД путем добавления разных цветов масла в субпиксель по технологии струйной печати (ИСП) [9].].

Однако в ЭВД остается много дефектов, таких как расщепление масла, противоток масла, захват заряда, эффект гистерезиса и др. [10, 11]. Для устранения этих дефектов и дальнейшего улучшения оптических характеристик ЭВД многие ученые приложили немало усилий. Была предложена концепция асимметричного возбуждения и разработан метод подавления захвата заряда [12], но переменный электрод мог привести к нестабильности силы электрического поля. И эффект гистерезиса будет более значительным. Затем был предложен метод уменьшения расщепления масла путем добавления градиента нарастания напряжения в форму управляющего сигнала [13], но градиент нарастания мог увеличить время отклика ЭВД. Кроме того, для подавления обратного потока масла был предложен алгоритм рассеивания ошибок, основанный на информации о серых участках пикселей и сбалансированной форме волны постоянного тока (DC) [14]. Однако обратный поток масла, вызванный улавливанием заряда, не может быть эффективно решен. Недавно была предложена система возбуждения со смешанной амплитудно-частотной модуляцией для улучшения скорости отклика для управления серыми шкалами и повышения стабильности масла [15], но схема возбуждения была основана на одной форме волны, что ограничивало разработку форм управляющих сигналов.

Чтобы уменьшить влияние эффекта гистерезиса и улучшить качество отображения EWD. Была проанализирована причина эффекта гистерезиса и экспериментально получена кривая гистерезиса ЭВД. Затем была разработана и внедрена многоволновая адаптивная система вождения, которая могла эффективно уменьшить влияние эффекта гистерезиса в EWD.

Принципы электросмачивания дисплеев

Принцип действия электросмачивания дисплеев

EWD в основном состоит из стеклянной подложки, направляющего электрода из оксида индия-олова (ITO), гидрофобного изоляционного слоя (HIL), стенки пикселя, цветного масла, полярной жидкости и верхняя пластина [16, 17], как показано на рисунке 1А. Серая шкала реализуется в ЭВД за счет подачи внешнего напряжения для управления движением окрашенного масла [18]. Цветное масло в пикселе распространяется естественным образом и покрывает весь пиксель, когда не подается внешнее напряжение, и отображается цвет масла, как показано на рисунке 1B. Цветное масло прижимается к углу пикселя при приложении внешнего напряжения, и отображается цвет подложки, как показано на рисунке 1C. Рисунок 1D представляет собой вид сверху на растекание нефти. Рисунок 1E представляет собой вид сверху на контрактирование нефти.

РИСУНОК 1 . Принцип ЭВД. (A) Структура пикселей EWD. (B) Без приложенного внешнего напряжения цвет масла отображается в пикселях (C) При приложенном внешнем напряжении отображается цвет подложки. (D) Вид сверху при выключенном пикселе. (E) Вид сверху при включенном пикселе.

Различные степени сжатия масла представляют различные оптические состояния, которые характеризуются светосилой. Светосила — это доля площади отверстия в целом пикселе. Формула определяется как уравнение. 1 [5].

WA(V)=(1−Soil(V)Spix)×100%(1)

В уравнении 1, WA(V) представляет собой светосилу, Soil(V) и Spix представляют собой площадь поверхности масла в одном пикселе и площадь поверхности всего пикселя соответственно, V представляет собой управляющее напряжение, приложенное к EWD, а площадь Стенка пикселя может быть проигнорирована при расчете светосилы. Стенка пикселей представляет собой прозрачную сетчатую структуру, которая может разделить EWD на несколько пикселей.

Принцип гистерезиса

Обычная синусоида используется для управления EWD, как показано на рисунке 2, было проверено изменение светосилы в зависимости от управляющего напряжения. Результаты показали, что значения светосилы одного и того же значения управляющего напряжения различались в процессе повышения и понижения управляющего напряжения. Эта разница в оптическом отклике называется эффектом гистерезиса [19]. ].

РИСУНОК 2 . Изменение светосилы в процессе нарастания и падения напряжения, когда EWD управляется синусоидальным управляющим сигналом.

Эффект гистерезиса вызван гистерезисом контактного угла в процессе привода. Это также несоответствие между наступающим контактным углом и удаляющимся контактным углом (сжатие и растекание масла) капли. Как показано на рис. 3, θA — краевой угол продвижения, θR — краевой угол отступления [20].

РИСУНОК 3 . Несоответствие между наступающим контактным углом и отступающим контактным углом.

Это можно проверить с помощью уравнения Юнга и уравнения Липпмана-Юнга [21]. Уравнение Юнга описывает взаимосвязь между краевым углом смачивания и поверхностным натяжением капель. Как показано в уравнении 2, γLG представляет собой линию контакта жидкость-газ, γSG представляет собой линию контакта твердое тело-газ, γSL представляет собой линию контакта твердое тело-жидкость и θ представляет собой трехфазный контактный угол.

γLG⁡cos⁡θ=γSG−γSL(2)

Уравнение Липпмана-Юнга описывает взаимосвязь между контактным углом и приложенным напряжением в модели электросмачивания. Как показано в уравнении 3, где θ — краевой угол, когда возбуждающее напряжение равно V, а θ0 — краевой угол, когда возбуждающее напряжение равно 0, ε0 и εr соответственно представляют собой диэлектрическую проницаемость вакуума и относительную диэлектрическую проницаемость диэлектрического слоя. dis толщина диэлектрического слоя, γLG – линия контакта жидкость-газ.

cos⁡θ=cos⁡θ0+12ε0εrdγLGV2(3)

Основной причиной гистерезиса краевого угла является шероховатая поверхность гидрофобного изоляционного слоя и вязкостное сопротивление двухфазной жидкости. И этот процесс может быть выведен и проверен [22], взаимосвязь между углом контакта и управляющим напряжением в процессе возбуждения EWD может быть описана как уравнение. 4, где θ — краевой угол при управляющем напряжении V, θ0 — краевой угол при управляющем напряжении, равном 0, θs — краевой угол насыщения, θm — краевой угол при управляющем напряжении Vm, cpin — контактный угол. максимальная сила пиннинга на единицу длины, γ12 — поверхностное натяжение на границе между изолирующей жидкостью и каплей проводимости, ε0 и εr — соответственно диэлектрическая проницаемость вакуума и относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя, dis — толщина диэлектрического слоя, k1 — постоянная, C=ε0εr/dis – эффективная емкость на единицу, ζ – коэффициент трения линии контакта, η – кинематическая вязкость жидкости, G – функция Ланжевена, V1, V2, V3 и Vm представляют собой пороговое напряжение, напряжение насыщения, Включающее напряжение и максимальное напряжение соответственно.

cos⁡θ={cos⁡θ00−V1cos⁡θ0−cpinγ12+ε0εrV22dγ12−k1C(ζ+6η)2ηγ12V2V1−V2cos⁡θ0+(cos⁡θs−cos⁡θ0)G(ε0εθscos⁡θ0)G(ε0εθscos⁡θ0)G(ε0s−scosV22⁡γ12(cos⁡θs−cos⁡θ0) ))V2−Vm}продвижениеcos⁡θmVm−V3cos⁡θ0+cpinγ12+ε0εrV22dγ12+k1C(ζ+16η)2ηγ12V2V3−0}отступление(4)

точной шкалы серого. Без изменения структуры и материала поверхности гидрофобного изолирующего слоя эффект гистерезиса можно уменьшить с помощью приводных методов. Таким образом, была разработана и внедрена многоволновая система возбуждения, и для каждой ступени возбуждения были разработаны различные формы возбуждения.

Проект системы управления для многоволновой формы

Система управления EWD описана во многих документах. Эти системы управления были реализованы с помощью FPGA (программируемая пользователем вентильная матрица) [23–25]. Несмотря на то, что производительность была стабильной, а функции были богатыми, многоволновая загрузка и условное переключение не могут быть реализованы. В этой статье была предложена многоволновая система возбуждения, которая может автоматически выбирать различные формы волн в соответствии с заданными условиями. Вся управляющая система в основном состояла из аппаратной печатной платы, управляющей программы и редактора сигналов. Реализация этих трех частей показана следующим образом.

Аппаратная печатная плата

Каркас аппаратной печатной платы показан на рисунке 4A. Модуль питания подавал питание, а блок управления обеспечивал логику управления всей схемной системой, основной управляющей микросхемой был STM32 (STM32F103RCT6). Блок управления может связываться с ПК (персональным компьютером) через интерфейс UART (универсальный асинхронный приемник-передатчик) для получения информации о командах и информации о данных. Кроме того, он может связываться с блоком цифро-аналогового преобразования (ЦАП) через интерфейс SPI (последовательный периферийный интерфейс) для отправки данных формы сигнала и получения информации обратной связи. В то же время к блоку управления была подключена SD-карта для хранения файлов осциллограмм. В блоке ЦАП применена микросхема AD5304, которая в основном использовалась для преобразования принимаемого цифрового сигнала блока управления в аналоговые сигналы. Наконец, аналоговый сигнал был усилен для вывода соответствующего напряжения для достижения цели управления EWD. Как показано на рисунке 4B, это физическое изображение аппаратной печатной платы.

РИСУНОК 4 . Аппаратная печатная плата состоит из силового модуля, блока управления, блока ЦАП, понижающей схемы, повышающей схемы, схемы усилителя, SD-карты и коммуникационных интерфейсов. (A) Каркас аппаратной платы. (B) Физическое изображение аппаратной печатной платы. 1) SD-карта. 2) Силовой модуль. 3) Цепь Бака. 4) Цепь наддува. 5) Цепь наддува. 6) Блок управления. 7) Схема усилителя. 8) Блок ЦАП. 9) Схема усилителя. 10) Интерфейс A для EWD. 11) Интерфейс B для EWD.

Программа вождения

Программа вождения — это реализация логики управления во всей системе вождения. Когда программа запущена, сначала выполняется операция инициализации для сброса каждого вывода и коммуникационного интерфейса. Затем система входит в интерфейс ожидания команды. В это время можно ввести команду управления. Пользователи могут управлять системой для загрузки файлов сигналов или установки условий переключения сигналов. Затем программа вождения будет анализировать файлы сигналов, когда пользователи дают инструкции по вождению, и отправлять данные сигналов для управления EWD в соответствии с условиями переключения. В этой статье STM32 (STM32F103RCT6) был принят в качестве основного чипа управления. Программа вождения реализована на платформе Windows 10. Интегрированной средой разработки был Keil µVision5, а языком разработки был язык программирования C. Блок-схема программы вождения показана на рисунке 5.9.0003

РИСУНОК 5 . Блок-схема программы вождения. Когда программа запускается, сначала выполняется операция инициализации. Затем система входит в интерфейс ожидания команды. Наконец, соответствующие операции выполняются в соответствии с типами команд.

Редактор сигналов

Редактор сигналов может реализовывать дизайн сигналов произвольной формы и быстро генерировать данные сигналов. Сгенерированные данные сигнала могут быть сохранены в файле шестнадцатеричного формата, так что серверная аппаратная система может проанализировать файл и вывести соответствующий сигнал. Внешний вид редактора сигналов показан на рис. 6. Редактор сигналов может одновременно редактировать семь сигналов. В области настройки параметров можно установить значение напряжения по умолчанию для канала неотредактированных управляющих сигналов, а также можно установить интервал повторения сигнала и время повторения. В сгенерированных данных в шестнадцатеричном формате каждые 11 байт находились в группе. Для уменьшения размера файла сравнивались все значения каналов в каждом интервале данных. Если бы были какие-либо изменения, группа данных была бы сохранена, иначе группа данных не могла бы быть сохранена.

РИСУНОК 6 . Скриншот редактора сигналов. Редактор формы волны может реализовывать дизайн произвольной формы волны и быстро генерировать данные формы волны.

Предлагаемая многоволновая система управления может выполнять задачу многоволновой загрузки и переключения условий. Используя эту систему привода, можно уменьшить эффект гистерезиса EWD. Рабочий процесс всей системы показан на рисунке 7.

РИСУНОК 7 . Рабочий процесс многоволновой системы управления. Он включает в себя редактирование формы волны, сохранение формы волны, загрузку формы волны, настройку условий, анализ формы волны, преобразование формы волны и усиление напряжения.

Во-первых, управляющие сигналы были разработаны редактором сигналов и сохранены в виде файлов сигналов. С помощью зарезервированного интерфейса загрузки файлы сигналов загружались и анализировались в данные сигналов. Затем можно установить условия переключения сигналов. Условиями переключения были установка значений напряжения. Наконец, соответствующие данные формы сигнала были отправлены на основной управляющий чип управляющей программой в соответствии с текущими условиями. Таким образом, EWD можно заставить отображать содержимое с помощью интерфейса оборудования.

Схема управляющего сигнала для уменьшения гистерезиса

Для EWD, если невозможно улучшить структуру пикселя и материал масла, эффект гистерезиса не может быть полностью устранен. Более того, из-за изменчивости процессов возбуждения трудно удовлетворить различные процессы возбуждения одной и той же формой управляющего сигнала. Следовательно, необходимо разработать различные формы управляющих сигналов для различных процессов управления. В то же время различные формы управляющих сигналов могут автоматически переключаться с помощью многоволновой системы управления, чтобы реализовать лучший эффект отображения. Существует множество способов разделить процесс возбуждения, и можно разработать много видов многоволновых схем.

Первая схема по формуле 4, процесс движения EWD можно разделить на процессы продвижения и отступления. Между ними процесс продвижения можно разделить на три стадии, а процесс отступления — на две стадии. Затем для этих пяти стадий можно разработать управляющие сигналы. Наконец, необходимо определить условия переключения управляющих сигналов. В качестве условий переключения можно использовать начальное и конечное значения напряжения сегментированных сигналов в этой схеме.

Вторая схема, кривые гистерезиса EWD, управляемые прямоугольной, синусоидальной и треугольной волной, сначала тестируются экспериментально. Затем накладываются три кривые гистерезиса, и сегмент лучшей формы сигнала может использоваться в качестве управляющего сигнала соответствующей ступени, чтобы сформировать форму нескольких сигналов. Наконец, необходимо определить условие переключения сегментов сигнала, начальное и конечное значения напряжения выбранных сегментов сигнала могут быть установлены в качестве условий переключения.

В этой статье вторая схема использовалась для разработки многоволновой формы. Как показано на рисунке 8, кривые гистерезиса EWD, управляемые прямоугольной, синусоидальной и треугольной волной, были измерены экспериментально. Из рисунка 8 видно, что при одном и том же напряжении прямоугольная волна имеет наибольшую светосилу, а треугольная волна — наименьшую светосилу. Это связано с тем, что общая мощность прямоугольной волны больше, поэтому сила электрического поля относительно больше. Чтобы максимально уменьшить эффект гистерезиса, были сделаны следующие выборы в соответствии с рисунком 8. От 0 до 10 В в качестве первого сегмента была выбрана прямоугольная волна. В качестве второго сегмента от 10 до 18 В была выбрана прямоугольная волна. В качестве третьего сегмента от 18 до 35 В была выбрана синусоида. От 35 до 0 В в качестве четвертого сегмента была выбрана треугольная волна.

РИСУНОК 8 . Кривые гистерезиса EWD, управляемые прямоугольной, синусоидальной и треугольной волной.

Из-за влияния пороговых напряжений светосила первого сегмента была равна нулю. Но он может быть активирован активационным напряжением. Таким образом, первый сегмент может быть оптимизирован как управляющий сигнал, как показано на рисунке 9. EWD были активированы на 2 мс с максимальным напряжением в каждом цикле сигнала. Наконец, можно получить многоволновую форму, как показано на рисунке 10.9.0003

РИСУНОК 9 . Форма возбуждающего сигнала для первого сегмента мультисигнала была оптимизирована с помощью напряжения активации. Цикл сигнала включает фазу активации продолжительностью 2 мс, фазу возбуждения продолжительностью 8 мс и фазу сброса продолжительностью 6 мс.

РИСУНОК 10 . Многоволновая форма, предложенная в этой статье. Всего было четыре сегмента. Первый сегмент был от 0 до 10 В, который представлял собой прямоугольную волну, оптимизированную с напряжением активации. Второй сегмент был от 10 до 18 В, что представляло собой прямоугольную волну. Третий сегмент был от 18 до 35 В, который представлял собой синусоиду. Четвертый сегмент был от 35 до 0 В, который представлял собой треугольную волну.

Экспериментальные результаты и обсуждение

Для оценки производительности дисплея предлагаемой схемы возбуждения с несколькими волнами была разработана экспериментальная платформа для измерения светосилы EWD, как показано на рисунке 11. Эта экспериментальная платформа включала в себя обычную схему возбуждения. система, многоволновая система управления, система тестирования и панель EWD. Обычная система возбуждения использовалась для ввода обычной формы управляющего сигнала, которая состояла из компьютера, функционального генератора и высоковольтного усилителя. Для загрузки предложенной многоволновой формы использовалась система управления несколькими волнами. Для измерения и записи результатов испытаний использовалась испытательная система, включающая микроскоп, высокоскоростную камеру и компьютер, а объектом измерения был EWD. Его параметры показаны в таблице 1. С помощью этой экспериментальной платформы можно протестировать и сравнить обычную форму управляющего сигнала и адаптивную форму нескольких сигналов.

РИСУНОК 11 . Экспериментальная платформа управляющей волны для EWD. (A) Многоволновая система возбуждения. (Б) Компьютер. (C) Генератор произвольных функций ATA-2022H (Agitek, Сиань, Китай). (D) Высоковольтный усилитель AFG-3052C (Agitek, Сиань, Китай). (E) A Микроскоп. (F) Высокоскоростная камера. (G) ПК для измерительной системы. (H) Панель EWD.

ТАБЛИЦА 1 . Параметры панели EWD.

Во-первых, EWD приводился в действие обычной системой привода с обычными формами управляющих сигналов. Таким образом, можно проверить кривые гистерезиса EWD, управляемого обычными управляющими сигналами. Экспериментальный процесс можно разделить на два этапа. Во-первых, EWD приводился в движение обычной системой привода. Задающий сигнал редактировался компьютером с программным обеспечением ArbexPress и отправлялся в генератор функций по последовательной связи, после чего управляющее напряжение задающего сигнала могло быть выведено, когда оно усиливалось высоковольтным усилителем для управления. EWD. Во-вторых, экспериментальные данные были измерены испытательной системой. Высокоскоростная камера фиксировала состояние дисплея с помощью микроскопа в режиме реального времени и передала данные тестирования на компьютер для расчета светосилы. Во время эксперимента температура поддерживалась постоянной, чтобы избежать влияния внешней среды. Светосила и управляющее напряжение EWD с обычными возбуждающими сигналами измерялись с помощью вышеупомянутой экспериментальной платформы. Результаты измерений представлены на рис. 12.

РИСУНОК 12 . Кривая гистерезиса EWD, управляемая прямоугольной волной.

Во-вторых, EWD приводился в действие многоволновой системой управления с адаптивной многоволновой формой. Таким образом, можно проверить кривую гистерезиса EWD, управляемого адаптивной многоволновой формой. Во-первых, мультисигналы были созданы с помощью редактора сигналов и сохранены в виде соответствующих файлов сигналов. Затем файлы с несколькими сигналами были загружены с помощью зарезервированного интерфейса загрузки, и были установлены условия переключения для нескольких сигналов. В процессе проектирования многоволновых сигналов были заданы условия переключения форм сигналов. Наконец, можно было управлять EWD, а данные светосилы проверялись и записывались испытательной системой. Были измерены светосила и управляющее напряжение EWD с адаптивными многоволновыми формами. Результаты измерений представлены на рис. 13.

РИСУНОК 13 . Кривая гистерезиса EWD, управляемая многоволновой формой.

По сравнению с рисунками 12, 13 видно, что многоволновая система возбуждения и адаптивная многоволновая форма могут эффективно уменьшить эффект гистерезиса EWD. Абсолютное значение разницы светосилы в процессе повышения и понижения напряжения возбуждения при одном и том же значении напряжения определялось как разность гистерезиса. Затем может быть получено сравнение разницы гистерезиса с прямоугольной и многоволновой формой, как показано на рисунке 14. По сравнению с прямоугольной волной максимальная разница гистерезиса кривой гистерезиса может быть уменьшена на 390,19%, если можно использовать многоволновую схему возбуждения.

РИСУНОК 14 . Сравнение разности гистерезиса EWD, когда он приводился в действие прямоугольной волной и многоволновой формой.

Выводы

В этой статье была предложена многоволновая адаптивная схема управления. Эта схема возбуждения включает в себя систему возбуждения и многоволновую форму. Система вождения может автоматически выбирать различные формы волны вождения в соответствии с заданными условиями. Влияние гистерезисного эффекта EWD можно уменьшить, используя схему привода. И схема управления может обеспечить надежную гарантию реализации точного отображения шкалы серого в EWD. Хотя структурные параметры (размер пикселя, высота стенки пикселя, толщина изоляционного слоя) EWD могут влиять на кривую гистерезиса, они не могут повлиять на результат, заключающийся в том, что разность гистерезиса адаптивной многоволновой схемы возбуждения меньше, чем у традиционных управляющих сигналов. . Таким образом, многоволновая адаптивная схема возбуждения, предложенная в этой статье, предлагает новую идею для проектирования форм возбуждения.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без неоправданных оговорок.

Вклад авторов

WL и LW разработали этот проект и провели большую часть экспериментов и анализа данных. AH дал предложения по управлению проектом и провел полезное обсуждение экспериментальных результатов.

Финансирование

При поддержке Национальной ключевой программы исследований и разработок Китая (2016YFB0401502), Научно-исследовательского проекта Департамента образования провинции Гуандун (№ 2020ZDZX3083), Научно-технической программы Гуанчжоу (№ 2019)050001), Программа для ученых Чан Цзяна и инновационных исследовательских групп в университетах (№ IRT_17R40), Программа для инновационных и предпринимательских групп провинции Гуандун (№ 2019BT02C241), Научно-технический проект провинции Гуандун (№ 2018A050501013), Ключевая лаборатория провинции Гуандун Оптических информационных материалов и технологий (№ 2017B030301007) и Проект 111.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

1. Yi Z, Huang Z, Lai S, He W, Wang L, Chi F, et al. Расчет управляющей волны электросмачиваемых дисплеев на основе экспоненциальной функции для стабильной шкалы серого и короткого времени возбуждения. Микромашины (2020). 11 (3):313. дои: 10.3390/ми11030313.

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

2. Бени Г., Хаквуд С. Электросмачивание дисплеев. Appl Phys Lett (1981). 38 (4):207–9. дои: 10.1063/1.92322.

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

3. Бени Г., Тенан М.А. Динамика электросмачивания проявлений. J Appl Phys (1981). 52 (10):6011–5. дои: 10.1063/1.329822.